基于FPGA的SCI高速串行通信接口的研究与设计.pdf

厦门大学
硕士学位论文
基于FPGA的SCI高速串行通信接口的研究与设计
姓名:蔡敏芳
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:陆达
20060401
摘要本项目是厦门大学计算机系与清华大学智能技术与系统国家重点实验室合作的国家军工钅恳环煽丶扑慊ㄑ犊ㄗ涌翁獾慕徊揭臁槭且恢挚芍С指咝阅芏啻砥鳎恢滦阅诖婀蚕恚叨瓤衫┱沟幕联标准。无论是在小型系统还是大规模并行系统中,寄芴逑制溆旁叫浴R为涌谀芙泄δ苣?榧稍诘タ榧傻缏分校ù蟮慕档拖低吵杀荆而比总线结构更具有优势。С侄嘀植煌呐渲梅桨福蛹虻サ幕返蕉嗖憬换网络;相邻节点间采用点对点的单向链路,简化物理实现;С质挛竦牟发处理,极大提高系统效率。另外,捎还潭ㄑ爸纺J剑桓鱿低晨支持的节点数高达S捎谝桓鼋诘阌挚梢园ǘ喔龃砥鳎蚨庵盅爸纺式足以支持今后的超大规模并行系统的升级。本论文的重点之一是对榻蟹治鲇胙芯俊6孕橹卸ㄒ宓慕诘憷型,链路类型,拓扑结构,各种数据包的格式,事务,包的编码解码,Q椋寻址模式,系统初始化,和分配协议等几个方面进行详细介绍与分析。另一个重点是在芯片上设计基于榈母咚俅型ㄐ沤涌谀P停⒍哉龇桨进行仿真测试。结果证明该接口设计方案确实合理可行,为下一步工作奠定了基础。另外,本文简单介绍了基于的数字电路设计基本原理和相关的开发工具。最后,本文介绍了樵谑凳毙怨δ苌系木窒扌裕约澳壳罢谘芯恐的凳毙岳┱辜际酢V饕7治隽薎谘芯恐贫ǖ腄协议。并针对协议在实时系统中的应用和┱剐樘岢隽烁鋈斯鄣恪关键字:榉治觯籉焊咚俅薪涌
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饼“荔珀④厦门大学学位论文原创性声明如∥~矽吼兹呈交的学位论文,是本人在导师指导下独立完成的研究成果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果,均在文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文产生的权利和责任。签月名言
陋作者躲托》荔隗加例月日期:加‘年∥月,日厦门大学学位论文著作权使用声明本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦门大学有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸质版和电子版,有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅,有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索,有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。本学位论文属于⒈C年解密后适用本授权书。⒉槐C朐谝陨舷嘤ê拍诖颉”导师签名:
第一章绪论概述集群计算,大规模并行系统,高度实时等名词已在业界越来越普遍。计算机技术发展至今早己不满足于是否可用,而是对可靠性,实时性不断提出更高的要求。并行技术发展至今,受集成技术工艺的限制,虽然增加并行总线宽度可以提高数据吞吐率,但是,总线数目及传输速率的加快会陡增枷叩哪讯群托号的延时或偏移,同时极容易受到电磁干扰挠跋欤⑶易陨硪不岵电磁于扰,从而使总线数据吞吐率的提高面临一个极限。一直以来,业晁普遍认为串行疧浪潮不可避免。在高于的速度下,并行方案遇到了物理限制,不能再提供可靠和经济的高速信号传输手段‘”。与并行方案相比,基于串行的设计除了能够提供更高的性能以外,还具有成本优势,因为基于串行的设计使用的器件引脚少,电路板空间小,宀闶伲枷呷菀祝⑶医硬寮步闲 A硗猓蠭/鼓芗跚酔和提高噪声抵抗能力。正如公司总裁兼首席执行官担按薪饩方案最终将会应用于几乎所有能够想象得到的电子产品中。高速串行技术内在的可扩展能力和成本优势使其成为目前及未来一代的电信、网络和存储应用所必不可少的技术。”源于多个行业都将高速串行连接作为降低系统成本,简化系统设计,提供跟上现有以及未来带宽要求所需要的可扩展能力的一种方法,各大厂商一直立志于高速串行研究与产品开发。比如公司推出的“串行海啸”癝计划,旨在通过为系统设计人员提供新一代连接解决方案来加快业界从并行向高速串行通信转变的速度。串行解决方案最终将会被应用于电子产品的各个方面,包括芯片至芯片接口、背板连接和系统板,直到机箱与机箱闯的通信。高速串行技术将时钟与数据合并传输,克服了时钟和数据的抖动问题,极大地提高传输速度,而且它克服了并行互连的速度瓶颈,,“泛应用于各种系统设计中,包括、海量存储器、服务器、通信网络、工业计算和控制等。迄今业界已经发展出多种串行接口标准,如本课题采用的硗饣褂蠭蔓厍当
项目来源及意义兆以太网,以太网,一,琓一琍,约靶碌腢曜肌D壳耙丫胁贰】。尽管高速串行互连技术与传统并行技术相比具有明显优势,但迄今为止还没有灵活、低成本及通用的硅片解决方案,加上各种新的接口不断涌现,接口标准在短期内还难以实现统一,因此采用配置灵活的现场可编程门阵列担任不同疧的高速转换装置给高速串行接口设计带来方便。可扩展一致性接口槭且恢挚梢蕴峁〨比特级带